CN220066026U - 电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池单体、电池及用电设备。该电池单体包括：外壳，包括壳体及盖板，壳体具有开口，盖板密封设置于开口处，盖板上设置有防爆阀；电芯组件，收容于壳体内，且朝向盖板的一侧具有极耳；及极柱组件，包括极柱及连接片，极柱绝缘设置于盖板上；连接片电连接在极柱与极耳之间，且连接片上设置有抵压部，抵压部相对连接片朝向电芯组件外凸，并与电芯组件抵接。如此，由于连接片上的抵压部对电芯组件进行抵压，从而避免电芯组件整体或部分朝向防爆阀运动而堵塞防爆阀，确保防爆阀能够正常泄压，大大提高了电池单体的安全性能。

Description

电池单体、电池及用电设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池及用电设备。

背景技术

电池广泛用于各类设备上，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等。电池单体是电池的重要组成部分，一般包括外壳和容置在外壳内的电芯组件，外壳上设置有防爆阀。当电芯组件发生热失控时会产生大量的气体和/或喷射物，使得防爆阀爆裂泄压。

然而，由于电池单体由正极片、负极片及在负极片与正极片之间起绝缘作用的隔膜通过卷绕或叠片的方式成型。正极极片的集流体一般为铝箔，负极极片的集流体一般为铜箔。由于铜箔的熔点较高，在发生热失控时铜箔不易熔融成液态，导致在防爆阀爆裂泄压时铜箔容易被喷发至防爆阀处并堵塞防爆阀，导致防爆阀无法正常泄压，存在安全隐患。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术中在发生热失控时电芯组件内的铜箔容易堵塞防爆阀，导致防爆阀无法正常泄压，存在安全隐患的问题，提供一种改善上述缺陷的电池单体、电池及用电设备。

一种电池单体，包括：

外壳，包括壳体及盖板，所述壳体具有开口，所述盖板密封设置于所述开口处，所述盖板上设置有防爆阀；

电芯组件，收容于所述壳体内，且朝向所述盖板的一侧具有极耳；及

极柱组件，包括极柱及连接片，所述极柱绝缘设置于所述盖板上；所述连接片电连接在所述极柱与所述极耳之间，且所述连接片上设置有抵压部，所述抵压部相对所述连接片朝向所述电芯组件外凸，并与所述电芯组件抵接。

在其中一个实施例中，所述连接片具有朝向所述盖板的第一连接面和朝向所述电芯组件的第二连接面，所述极柱与所述连接片的所述第一连接面焊接，所述极耳与所述连接片的所述第二连接面焊接；所述抵压部凸出于所述第二连接面布设。

在其中一个实施例中，所述连接片的边缘朝向所述电芯组件翻边形成所述抵压部。

在其中一个实施例中，所述连接片靠近所述防爆阀的一端连接有所述抵压部；或者

所述连接片靠近所述防爆阀的一端和远离所述防爆阀的一端均连接有所述抵压部。

在其中一个实施例中，所述电芯组件包括至少两个电芯，每一所述电芯朝向所述盖板的一侧均具有所述极耳；

所述连接片包括第一焊接部和至少两个第二焊接部，各个所述第二焊接部均连接在所述第一焊接部靠近所述防爆阀的一端；所述第一焊接部与所述极柱焊接，各个所述第二焊接部分别与各个所述电芯的所述极耳一一对应焊接；

每一所述第二焊接部靠近所述防爆阀的一端连接有所述抵压部，各个所述抵压部分别用于与对应的所述电芯抵接。

在其中一个实施例中，所述第一焊接部远离所述防爆阀的一端连接有所述抵压部。

在其中一个实施例中，所述电芯组件朝向所述盖板的一侧具有极性相反的第一极耳和第二极耳；

所述连接片和所述极柱均设置为两个，其中一个所述连接片与其中一个所述极柱和所述第一极耳电连接，其中另一个所述连接片与其中另一个所述极柱和所述第二极耳电连接；

两个所述连接片分别位于所述防爆阀的相对两侧，且每一所述连接片靠近所述防爆阀的一端均连接有所述抵压部。

在其中一个实施例中，所述电池单体还包括设置在所述连接片与所述盖板之间的绝缘件，所述绝缘件开设有供所述极柱穿过的贯穿孔。

一种电池，包括如上任一实施例中所述的电池单体。

一种用电设备，包括如上任一实施例中所述的电池单体或电池。

上述电池单体、电池及用电设备，当电芯组件发生热失控时，防爆阀启动泄压，壳体内的高压气流或喷射物从防爆阀排出。在此过程中，电芯组件整体或部分在高压气流或喷射物的裹挟下具有朝向防爆阀的运动趋势。然而，由于连接片上的抵压部对电芯组件进行抵压限位，从而避免电芯组件整体或部分朝向防爆阀运动而堵塞防爆阀，确保防爆阀能够正常泄压，大大提高了电池单体的安全性能。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中电池单体的分解结构示意图(省略了壳体)；

图2为图1所示的电池单体的极柱组件的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本实用新型提供了一种用电设备、电池及电池单体。该用电设备包括电池或电池单体，并能够由该电池或电池单体提供电能。其中，上述用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具、电动工具、储能设备、游乐设备、电梯和升降设备等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具或电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等；储能设备可以是储能墙、基站储能、集装箱储能等等；游乐设备可以是旋转木马、跳楼机等等。本申请对上述用电设备不做特殊限制。

对于纯电动汽车而言，上述电池可以作为驱动电源，从而替代化石燃料提供驱动动力。

本申请中的电池可以是电池包或电池模组。当电池为电池包时，电池包具体包括电池管理系统(BMS)及多个上述电池单体。多个电池单体之间可通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理系统进行通讯连接，以组成电池包，上述电池管理系统对各个电池单体的工作状态进行控制和监测。此外，多个电池单体也可先进行串联和/或并联，并与模组管理系统组成电池模组，再由多个电池模组通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理系统共同构成电池包。

其中，上述电池包或电池模组中的多个电池单体可安装于箱体、框架、支架等支撑结构上，各个电池单体之间、电池单体与电池管理系统之间可通过汇流部件进行电连接。上述电池单体可以是锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池，其外部轮廓可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状，但均不局限于此。具体在本实施例中，上述电池单体为锂离子方形电池。

需要说明的是，在现有技术中，电池单体设置有防爆阀，在发生热失控时该防爆阀启动从而实现泄压。然而，在泄压过程中电池单体的电芯组件容易在高压气流或喷射物的带动下一同移动至防爆阀处，使得电芯组件中不容易被高温熔融的材料(例如熔点较高的铜箔)会堵塞防爆阀，导致防爆阀不能正常泄压，大大提升了发生爆炸的风险，存在安全隐患。

为了克服上述缺陷，本实用新型一实施例还提供了一种电池单体。请参阅图1和图2所示，该电池单体包括外壳(图未示)、电芯组件20及极柱组件30。该外壳包括壳体(图未示)和盖板11，壳体具有开口，电芯组件20通过壳体上的开口置于壳体内。盖板11密封设置于壳体的开口处，以封闭该开口。该盖板11上设置有防爆阀12，从而当电芯组件20发生热失控时防爆阀12启动，使得壳体内的高压气流或喷射物通过防爆阀12排出而实现泄压。极柱组件30包括极柱31和连接片32。该极柱31绝缘设置于盖板11上，电芯组件20朝向盖板11的一侧具有极耳210，连接片32电连接在极柱31与电芯组件20的极耳210之间，使得极柱31作为电池单体的一个电极端子。该连接片32上设置有抵压部321，该抵压部321相对连接片32朝向电芯组件20外凸，并与电芯组件20抵接，即压紧电芯组件20，避免电芯组件20朝向盖板11运动。可选地，连接片32的材质可以是铜或铝等导电金属，当然也可采用导电的合金材料，在此不作限定。

上述电池单体，当电芯组件20发生热失控时，防爆阀12启动泄压，壳体内的高压气流或喷射物从防爆阀12排出。在此过程中，电芯组件20整体或部分在高压气流或喷射物的裹挟下具有朝向防爆阀12的运动趋势。然而，由于连接片32上的抵压部321对电芯组件20进行抵压，从而避免电芯组件20整体或部分朝向防爆阀12运动而堵塞防爆阀12，确保防爆阀12能够正常泄压，大大提高了电池单体的安全性能。

需要说明的是，由于在进行电解液浸润或后续使用过程中，电芯组件20会产生一定的膨胀，能够使得连接片32上的抵压部321嵌入至电芯组件20内，从而进一步提高对电芯组件20的限位效果，进一步避免电芯组件20整体或部分在高压气流或喷射物的裹挟下朝向防爆阀12运动而堵塞防爆阀12。

具体到实施例中，连接片32具有第一连接面a1和第二连接面a2，连接片32的第一连接面a1朝向盖板11，连接片32的第二连接面a2朝向电芯组件20。极柱31绝缘安装在盖板11上，且与连接片32的第一连接面a1焊接固定，从而实现连接片32与极柱31的电连接。电芯组件20的极耳210与连接片32的第二连接面a2焊接，从而实现电芯组件20的极耳210与连接片32的电连接，也就是说，极柱31通过连接片32与电芯组件20的极耳210电连接。上述抵压部321凸出于该第二连接面a2布设，从而使得连接片32的第二连接面a2与电芯组件20的极耳210焊接固定时，抵压部321能够抵压在电芯组件20朝向盖板11的一侧上，从而防止在发生热失控时电芯组件20整体或部分朝向防爆阀12运动而堵塞防爆阀12。可选地，极柱31与连接片32的第一连接面a1采用激光焊接，电芯组件20的极耳210与连接片32的第二连接面a2采用激光焊接。

可选地，连接片32与抵压部321一体成型。进一步地，连接片32的边缘朝向电芯组件20翻边形成上述抵压部321。如此，通过翻边工艺形成抵压部321，工艺步骤简单，工艺难度不大，加工成本较低。

当然，在另一些实施例中抵压部321也可通过焊接的方式固定在连接片32上，只要能够实现二者的固定连接即可，在此不作限定。

具体到实施例中，连接片32靠近防爆阀12的一端连接有上述抵压部321，从而利用连接片32上的抵压部321压住电芯组件20靠近防爆阀12的部分。如此，在高压气流或喷射物的裹挟下，由于电芯组件20靠近防爆阀12的部分更容易向防爆阀12运动并堵塞防爆阀12，因此本实施例中将抵压部321设置在连接片32靠近防爆阀12的一端，使得抵压部321压紧电芯组件20靠近防爆阀12的部分，进一步避免在防爆阀12启动泄压时被堵塞。

进一步地，连接片32靠近防爆阀12的一端和远离防爆阀12的一端均连接有抵压部321。如此，利用位于连接片32相对两端的抵压部321同时对电芯组件20进行抵压，一方面增强对电芯组件20的压紧效果，进一步确保避免堵塞防爆阀12；另一方面连接片32的相对两端同时受力，使得受力更加均衡，避免连接片32因受力不均产生位置偏移或形变而导致与极耳210或极柱31断路。

需要说明的是，并不仅限于在连接片32靠近或远离防爆阀12的端部设置抵压部321。在其它实施例中，连接部32除了两端部之外的区域也可设置抵压部321，只要能够起到压紧电芯组件20的作用即可，在此不作限定。

本申请的实施例中，电芯组件20朝向盖板11的一侧具有极性相反的第一极耳210a和第二极耳210b。连接片32和极柱31的数量均为两个。其中一个连接片32与其中一个极柱31和第一极耳210a电连接，其中另一个连接片32与其中另一个极柱31和第二极耳210b电连接，从而实现电芯组件20的第一极耳210a和第二极耳210b分别与两个极柱31电连接，使得两个极柱31分别作为电池单体的两个电极端子(即正极和负极)，共同实现电池单体的电能输入或输出。

进一步地，两个连接片32分别位于防爆阀12的相对两侧，且每一连接片32靠近防爆阀12的一端均连接有抵压部321。如此，两个连接片32靠近防爆阀12的端部均连接有抵压部321，即利用该两个抵压部321同时对电芯组件20的位于防爆阀12相对两侧的部分进行压紧，进一步确保在防爆阀12启动泄压时避免电芯组件20整体或部分朝向防爆阀12运动而堵塞防爆阀12。更进一步地，每一连接片32远离防爆阀12的一端也连接有抵压部321，也就是说，每一连接片32靠近防爆阀12的一端和远离防爆阀12的一端均连接有抵压部321，一方面增强对电芯组件20的压紧限位效果，进一步确保能够避免堵塞防爆阀12；另一方面使得连接片32的相对两端均受力，受力更加均衡，避免连接片32产生位置偏移或变形而导致与极耳210或极柱31断路。

需要说明的是，电芯组件20可以包括一个电芯21，该电芯21朝向盖板11的一侧具有第一极耳210a和第二极耳210b。当然，在其它实施例中，电芯组件20也可包括至少两个电芯21(例如两个、三个或四个等等，在此不作限定)，每一电芯21朝向盖板11的一侧均具有第一极耳210a和第二极耳210b，每一电芯21的第一极耳210a均通过同一个连接片32与极柱31电连接，每一电芯21的第二极耳210b均通过另一连接片32与另一极柱31电连接。

还需要说明的是，该第一极耳210a可以是正极极耳，第二极耳210b则为负极极耳。当然，第一极耳210a也可以是负极极耳，第二极耳210b则为正极极耳，在此不作限定。本文中的极耳210指的是第一极耳210a或第二极耳210b。为了方便描述，下文以极耳210为第一极耳210a为例进行说明。

在电芯组件20包括至少两个电芯21的实施例中，请参见图2所示，连接片32包括第一焊接部323和至少两个第二焊接部324。各个第二焊接部324均固定连接在第一焊接部323靠近防爆阀12的一端。其中，第一焊接部323与极柱31焊接固定，各个第二焊接部324分别与各个电芯21的第一极耳210a一一对应焊接固定，从而实现了各个电芯21的第一极耳210a均通过连接片32与极柱31电连接。

进一步地，连接片32的每一第二焊接部324靠近防爆阀12的一端均连接有抵压部321。各个抵压部321分别与对应的电芯21抵接，即每一个电芯21均被对应的一个抵压部321压紧，从而使得各个电芯21均不能向防爆阀12运动，进而确保在启动泄压时防爆阀12不会被堵塞。

进一步地，连接片32的第一焊接部323远离防爆阀12的一端也连接有抵压部321。也就是说，连接片32靠近防爆阀12的一端和远离防爆阀12的一端均连接有抵压部321，从而利用位于连接片32相对两端的抵压部321同时对各个电芯21进行抵压，一方面增强对电芯21的压紧效果，进一步确保能够避免防爆阀12被堵塞；另一方面使得连接片32的相对两端均受力，受力更加均衡，避免连接片32产生位置偏移或变形而导致与极耳210或极柱31断路。

请参见图1所示，本申请的实施例中，电池单体还包括绝缘件40。该绝缘件40设置在连接片32与盖板11之间，一方面实现连接片32与盖板11之间的绝缘，另一方面实现盖板11与电芯组件20之间的绝缘。该绝缘件40上开设有供极柱31穿过的贯穿孔(图未示)。如此，极柱31穿设于绝缘件40上的贯穿孔，且极柱31位于该绝缘件40朝向盖板11的一侧的部分绝缘安装在该盖板11上，极柱31位于该绝缘件40朝向电芯组件20的一侧的部分与连接片32焊接固定。至于极柱31与盖板11的绝缘安装可采用较为成熟的现有技术，在此不作限定。

具体到实施例中，盖板11上开设有沿厚度方向贯穿盖板11的注液孔13，从而可通过该注液孔13将电解液注入至壳体内部，对电芯组件20进行电解液浸润。注液完成后，可通过焊接的方式将密封钉焊接至盖板11的注液孔13处，以密封该注液孔13，避免壳体内的电解液从该注液孔13外漏。当然，也可采用其它的方式实现注液孔13的密封，在此不作限定。

具体到实施例中，电芯21可以由正极片、负极片及在负极片与正极片之间起绝缘作用的隔膜通过卷绕或叠片的方式成型，通过卷绕成型的电芯21可压制成扁平状。电芯21的正极极耳和负极极耳用于分别将正极片和负极片引出。

具体到实施例中，电芯组件20还包括绝缘片(图未示)，该绝缘片包覆于电芯21的外周并暴露出正极极耳和负极极耳。绝缘片能够保护电芯21，并在电芯21与壳体之间起到较好的绝缘作用。具体的，绝缘片的材质可以是聚酰亚胺、聚乙烯及聚偏二氟乙烯等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：

外壳，包括壳体及盖板(11)，所述壳体具有开口，所述盖板(11)密封设置于所述开口处，所述盖板(11)上设置有防爆阀(12)；

电芯组件(20)，收容于所述壳体内，且朝向所述盖板(11)的一侧具有极耳(210)；及

极柱组件(30)，包括极柱(31)及连接片(32)，所述极柱(31)绝缘设置于所述盖板(11)上；所述连接片(32)电连接在所述极柱(31)与所述极耳(210)之间，且所述连接片(32)上设置有抵压部(321)，所述抵压部(321)相对所述连接片(32)朝向所述电芯组件(20)外凸，并与所述电芯组件(20)抵接。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述连接片(32)具有朝向所述盖板(11)的第一连接面(a1)和朝向所述电芯组件(20)的第二连接面(a2)；所述极柱(31)与所述连接片(32)的所述第一连接面(a1)焊接，所述极耳(210)与所述连接片(32)的所述第二连接面(a2)焊接；所述抵压部(321)凸出于所述第二连接面(a2)布设。

3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述连接片(32)的边缘朝向所述电芯组件(20)翻边形成所述抵压部(321)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电池单体，其特征在于，所述连接片(32)靠近所述防爆阀(12)的一端连接有所述抵压部(321)；或者

所述连接片(32)靠近所述防爆阀(12)的一端和远离所述防爆阀(12)的一端均连接有所述抵压部(321)。

5.根据权利要求1至3任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电芯组件(20)包括至少两个电芯(21)，每一所述电芯(21)朝向所述盖板(11)的一侧均具有所述极耳(210)；

所述连接片(32)包括第一焊接部(323)和至少两个第二焊接部(324)；各个所述第二焊接部(324)均连接在所述第一焊接部(323)靠近所述防爆阀(12)的一端；所述第一焊接部(323)与所述极柱(31)焊接，各个所述第二焊接部(324)分别与各个所述电芯(21)上的所述极耳(210)一一对应焊接；

每一所述第二焊接部(324)靠近所述防爆阀(12)的一端连接有所述抵压部(321)，各个所述抵压部(321)分别用于与对应的所述电芯(21)抵接。

6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，所述第一焊接部(323)远离所述防爆阀(12)的一端连接有所述抵压部(321)。

7.根据权利要求1至3任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电芯组件(20)朝向所述盖板(11)的一侧具有极性相反的第一极耳(210a)和第二极耳(210b)；

所述连接片(32)和所述极柱(31)均设置为两个，其中一个所述连接片(32)与其中一个所述极柱(31)和所述第一极耳(210a)电连接，其中另一个所述连接片(32)与其中另一个所述极柱(31)和所述第二极耳(210b)电连接；

两个所述连接片(32)分别位于所述防爆阀(12)的相对两侧，且每一所述连接片(32)靠近所述防爆阀(12)的一端均连接有所述抵压部(321)。

8.根据权利要求1至3任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括设置在所述连接片(32)与所述盖板(11)之间的绝缘件(40)，所述绝缘件(40)开设有供所述极柱(31)穿过的贯穿孔。

9.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的电池单体。

10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的电池单体或如权利要求9所述的电池。